JP2003106186A - 火花点火式直噴エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの成層燃焼運転時に、排気の還流が
行われることによって変化する燃料の噴霧貫徹力と、タ
ンブル流の強度とのバランスを適正に維持できるように
する。 【解決手段】 エンジンの成層燃焼運転時に、燃焼室６
内で生成されたタンブル流に対向させるように燃料噴射
弁１８から燃料を噴射することにより、点火プラグ周り
に混合気を成層化させた状態で点火するように構成され
た火花点火式直噴エンジンにおいて、気筒内の温度を検
出する筒内温度検出手段５７を備えるとともに、エンジ
ンの成層燃焼運転時に、気筒内の温度が高いほど上記燃
料の噴霧貫徹力を、基準値に対して高めるように制御す
る貫徹力制御手段５２と、エンジンの成層燃焼運転時
に、気筒内の温度が高いほど上記タンブル流の強度を、
基準強度に対して弱める方向に制御するタンブル流制御
手段５４との少なくとも一方を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁を備えた火花点火式直噴エンジ
ンの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、火花点火式エンジンにおいて、燃
焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を設け、エンジ
ンの低負荷低回転側の運転領域で空燃比をリーンとする
とともに、燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射するこ
とにより、点火プラグの周りに混合気を偏在させて成層
燃焼を行わせることにより、燃費を改善することが行わ
れている。

【０００３】例えば特開平２０００−２０４９５４号公
報に示されるように、燃焼室内にタンブル流を生成し、
このタンブル流の強度を調整する空気流動調整弁（ＴＣ
Ｖ:タンブル調節弁）を吸気通路に設けるとともに、燃
焼室内に対してタンブル流と逆行するように燃料を噴射
する燃料噴射弁を配設することにより、この燃料噴射弁
からの燃料噴霧をタンブル流と衝突させて点火プラグ付
近へ搬送するように構成されたエンジンの制御装置が知
られている。

【０００４】さらに、上記公報に示されたエンジンの制
御装置では、エンジン回転数の変化に伴ってタンブル流
の強度が変化したときに、燃料噴霧のエネルギーとタン
ブル流のエネルギーとのバランスが崩れて燃料噴霧が点
火プラグ付近に適正に搬送されなくなるという問題を解
決するため、空気流動調整弁の開度と、燃料噴射弁から
噴射される燃料の燃圧とをエンジンの回転数に応じて変
化させるように制御している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように燃料噴射
弁からの燃料噴霧をタンブル流と衝突させて点火プラグ
付近へ搬送するように構成されたエンジンでは、ピスト
ンの冠面に燃料噴霧を衝突させることにより点火プラグ
周りに混合気を成層化させるように構成されたエンジン
に比べ、上記点火プラグ周りに成層化された混合気を滞
留させ得る時間が短い傾向がある。したがって、上記公
報に開示されているように、エンジン回転数の変化に伴
ってタンブル流の強度が変化した場合に、これに対応さ
せて混合気の成層化を調整すべく、空気流動調整弁の開
度と燃圧とをエンジンの回転数に応じて制御しても、エ
ンジンの運転状態に対応した成層化の調整を行う面で、
以下のような課題が残されていた。

【０００６】すなわち、排気還流手段により排気が吸気
系に還流され、あるいは高負荷高回転の運転状態が所定
時間継続される等により、気筒内の温度が高くなってい
る場合には、燃料噴霧が気化し易い状態にあるため、気
筒内の温度が低い場合に比べて燃料の噴霧貫徹力が低下
する傾向がある。したがって、例えば成層燃焼運転時
に、気筒内の温度が低い状態で、燃料噴霧とタンブル流
とが同程度の力でぶつかり合って点火プラグの周りに混
合気が適正に成層化されるように、燃料圧とタンブル流
の強度とが調整されていても、気筒内の温度が高い場合
には、上記噴霧貫徹力の低下により燃料の噴霧貫徹力と
タンブル流の強度とのバランスが崩れ、このタンブル流
によって燃料噴霧が燃焼室の周辺部側に押し流され、点
火プラグ周りに混合気を適正に成層化することができな
くなって燃焼安定性が損なわれるという問題があった。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、エンジンの成層燃焼運転時に、気筒内の温度に
応じて変化する燃料の噴霧貫徹力と、タンブル流の強度
とのバランスを適正に維持することができる火花点火式
直噴エンジンの制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
燃焼室内にタンブル流を生成するように吸気系を構成す
るとともに、エンジンの成層燃焼運転時に、燃焼室内で
生成されたタンブル流に対向させるように燃料噴射弁か
ら燃料を噴射することにより、点火プラグ周りに混合気
を成層化させた状態で点火するように構成された火花点
火式直噴エンジンにおいて、気筒内の温度を検出する筒
内温度検出手段を備えるとともに、エンジンの成層燃焼
運転時に、気筒内の温度が高いほど上記燃料の噴霧貫徹
力を、基準値に対して高めるように制御する貫徹力制御
手段と、エンジンの成層燃焼運転時に、気筒内の温度が
高いほど上記タンブル流の強度を、基準強度に対して弱
める方向に制御するタンブル流制御手段との少なくとも
一方を備えたものである。

【０００９】上記構成によれば、気筒内の温度が高く、
燃料噴霧が気化し易い成層燃焼運転状態にある場合に
は、燃料の噴霧貫徹力を、基準強度に対して高める制
御、またはタンブル流の強度を、基準強度に対して弱め
る制御の少なくとも一方が実行されることにより、燃料
の噴霧貫徹力とタンブル流の強度とを適正にバランスさ
せることが可能となる。

【００１０】請求項２に係る発明は、上記請求項１記載
の火花点式直噴エンジンの制御装置において、エンジン
の成層燃焼運転時における低回転領域で、気筒内の温度
が高いことが確認された場合には、上記貫徹力制御手段
により、燃料の噴霧貫徹力を、基準値に対して高める制
御を実行するものである。

【００１１】上記構成によれば、エンジンの成層燃焼運
転時における低回転領域で、気筒内の温度が高いことが
確認された場合には、気筒内の温度が低い場合に比べ
て、燃料の噴霧貫徹力を、基準値に対して高める制御が
実行されることにより、燃料噴霧が気化し易く、かつタ
ンブル流を弱める余裕が少ない運転状態で、燃料の噴霧
貫徹力とタンブル流の強度とを適正にバランスさせるこ
とが可能となる。

【００１２】請求項３に係る発明は、上記請求項１また
は２記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置におい
て、エンジンの成層燃焼運転時における高回転領域で、
気筒内の温度が高いことが確認された場合には、上記タ
ンブル流制御手段により、タンブル流の強度を、基準強
度に対して弱める制御を実行するものである。

【００１３】上記構成によれば、エンジンの成層燃焼運
転時における高回転領域で、気筒内の温度が高いことが
確認された場合には、気筒内の温度が低い場合に比べ
て、タンブル流の強度を、基準強度に対して弱める制御
が実行されることにより、燃料噴霧が気化し易く、かつ
タンブル流を弱める余裕が充分にある運転状態で、燃料
の噴霧貫徹力が極端に大きくなるのを防止しつつ、この
燃料の噴霧貫徹力とタンブル流の強度とを適正にバラン
スさせることが可能となる。

【００１４】請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３
の何れかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置に
おいて、エンジンの均一燃焼運転時における高回転領域
で、有効圧縮比が有効膨張比よりも小さくなるように、
吸気弁の閉時期を早閉じまたは遅閉じとする制御を実行
するように構成したものである。

【００１５】上記構成によれば、エンジンの均一燃焼運
転時における高回転領域で、有効圧縮比が有効膨張比よ
りも小さくされることにより、気筒内の温度の上昇が抑
制されるため、上記均一燃焼の運転状態から、燃料の噴
射量が少なく、燃焼安定性が損なわれ易い成層燃焼の運
転状態に移行した場合に、燃料の気化が過度に促進され
ることに起因した噴霧貫徹力の低下が効果的に抑制され
ることになる。

【００１６】請求項５に係る発明は、燃焼室内にタンブ
ル流を生成するように吸気系を構成するとともに、エン
ジンの成層燃焼運転時に、燃焼室内で生成されたタンブ
ル流に対向させるように燃料噴射弁から燃料を噴射する
ことにより、点火プラグ周りに混合気を成層化させた状
態で点火するように構成された火花点火式直噴エンジン
において、気筒内の温度を検出する筒内温度検出手段
と、エンジン回転数が高いほど燃料の噴射圧力を高い値
に設定する燃圧制御手段と、上記タンブル流の強度を制
御するタンブル流制御手段とを備え、エンジンの成層燃
焼運転時におけるエンジンの低回転領域で、気筒内の温
度が高いことが確認された場合には、気筒内の温度が低
い場合に比べて燃料の噴射圧力を高い値に設定する制御
を実行し、エンジンの成層燃焼運転時におけるエンジン
の高回転領域で、気筒内の温度が高いことが確認された
場合には、気筒内の温度が低い場合に比べてタンブル流
の強度を弱くする制御と、燃料の噴射圧力を高い値に設
定する制御とを実行するものである。

【００１７】上記構成によれば、エンジンの成層燃焼運
転時における低回転領域で、気筒内の温度が高いことが
確認された場合には、気筒内の温度が低い場合に比べ
て、燃料の噴霧貫徹力を大きな値に設定する制御が実行
されることにより、燃料噴霧が気化し易く、かつタンブ
ル流を弱める余裕が少ない運転状態で、燃料の噴霧貫徹
力とタンブル流の強度とを適正にバランスさせることが
可能となる。また、エンジンの成層燃焼運転時における
高回転領域で、気筒内の温度が高いことが確認された場
合には、気筒内の温度が低い場合に比べて、タンブル流
の強度を弱める制御と、燃料の噴射圧力を高い値に設定
する制御とが実行されることにより、燃料噴霧が気化し
易く、かつタンブル流を弱める余裕が充分にある運転状
態で、燃料の噴霧貫徹力が極端に大きくなるのを防止し
つつ、この燃料の噴霧貫徹力とタンブル流の強度とを効
果的にバランスさせることが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る制御装置を備えた火花点火式直噴エンジンの全体的な
構成を示している。この図において、上記エンジン本体
１は、複数の気筒２が配設されたシリンダブロック３
と、このシリンダブロック３上に配設されたシリンダヘ
ッド４とを有し、各気筒２内には、ピストン５が上下方
向に往復動可能に嵌装され、このピストン５とシリンダ
ヘッド４との間に燃焼室６が形成されている。上記ピス
トン５は、シリンダブロック３の下方に配設されたクラ
ンク軸７に、コネクティングロッド８を介して連結され
ている。上記クランク軸７の一端部側には、クランク角
（クランク軸７の回転角度）を検出する電磁式のクラン
ク角センサ９が配設されている。

【００１９】上記各気筒２の燃焼室６は、その天井部が
中央部分からシリンダヘッド４の下端まで延びる二つの
傾斜面で構成された所謂ペントルーフ型となっている。
この燃焼室６の天井部を構成する二つの傾斜面には、吸
気ポート１０および排気ポート１１がそれぞれ二つずつ
開口し（図６参照）、各ポート１０，１１の開口端に
は、吸気弁１２および排気弁１３がそれぞれ設けられて
いる。これらの吸気弁１２および排気弁１３は、シリン
ダヘッド４の上部に軸支された二本のカム軸と、クラン
ク軸７に対する各カム軸の回転位相を調節手段等からな
る可変動弁機構１４により、それぞれ開閉作動時期が独
立して変更されるように構成されている。

【００２０】上記燃焼室６の中央部上方には、上記四つ
の吸気弁１２および排気弁１３により取り囲まれるよう
に点火プラグ１６が配設され、この点火プラグ１６の先
端部が上記天井部から燃焼室６内に突出している。上記
点火プラグ１６には点火回路１７が接続され、この点火
回路１７から各気筒２毎に所定のタイミングで点火プラ
グ１６に通電されるようになっている。

【００２１】また、燃焼室６の周縁部には、二つの吸気
ポート１０に挟まれるように燃料噴射弁１８が配置さ
れ、この燃料噴射弁１８から燃焼室６内に直接燃料が噴
射されるようになっている（図７参照）。上記燃料噴射
弁１８の基端部には、全気筒２に共通の燃料分配管１９
が接続され、燃料供給系２０から供給される高圧の燃料
が上記燃料分配管１９を介して各気筒２に分配されるよ
うになっている。

【００２２】上記燃料供給系２０は、図２に示すよう
に、燃料分配管１９と燃料タンク２１とを連通させる燃
料通路２２の上流側から下流側に向かって、低圧ポンプ
２３、低圧レギュレータ２４、燃料フィルタ２５および
高圧ポンプ２６が順に配設されている。そして、上記低
圧ポンプ２３により燃料タンク２１から吸い上げられた
燃料が、低圧レギュレータ２４により調圧された後、燃
料フィルタ２５により濾過された状態で高圧ポンプ２６
に圧送されるようになっている。

【００２３】上記高圧ポンプ２６は、燃料の吐出量を広
い範囲に亘って調節可能な電磁ポンプ等からなり、燃料
分配管１９への燃料の吐出量を調節することにより、燃
料の噴射圧力を適正値（例えば略３ＭＰａ〜略１３ＭＰ
ａ、好ましくは４ＭＰａ〜７ＭＰａ程度）に制御するよ
うに構成されている。なお、上記高圧ポンプ２６によっ
て昇圧された燃料の一部を、リターン通路から燃料タン
ク２１に戻すことにより、上記燃料分配管１９に供給さ
れる燃料の圧力状態を適正値に調節する高圧レギュレー
タを設けた構成としてもよい。

【００２４】また、上記燃料噴射弁１８は、燃料噴霧の
拡がり角度が７０°以下、例えば３０°に設定された噴
射ノズルを有している。上記燃料噴霧の拡がり角度は、
燃焼室６内の圧力状態に応じて変化するものであるが、
この実施形態では、図３（ａ）に示すように、燃料噴射
弁の噴孔部Ａ点から２０ｍｍだけ下流の位置において、
噴霧中心線Ｆが通る仮想平面と、燃料噴霧の輪郭とが交
差する２点Ｂ，Ｃを決定し、∠ＢＡＣをもって燃料の噴
霧拡がり角度θを定義する。

【００２５】なお、図３（ｂ）に示すように、噴霧中心
線Ｆが通る仮想平面状において、燃料噴霧の先端側で、
所謂先走り噴霧（初期噴霧）を除いた主噴霧（燃料液滴
のエリア）の最先端部を、それぞれＢ１，Ｃ１とし、燃
料噴射弁１８の噴孔部Ａから上記Ｂ１点までの噴霧中心
線Ｆに沿った距離をＬ１とし、同じくＡ点からＣ１点ま
での距離をＬ２として、これらの平均値をもって噴霧貫
徹力Ｌを定義する（Ｌ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２）。

【００２６】上記噴霧拡がり角度θおよび噴霧貫徹力Ｌ
の実際の計測方法としては、例えばレーザシート法を用
いればよい。すなわち、燃料噴射弁１８から噴射される
流体として燃料性状相当のドライソルベントなる試料を
使用し、この試料の圧力を常温下において所定値（例え
ば７ＭＰａ）に設定する。また、雰囲気圧力としては、
噴霧の撮影が可能なレーザ通過窓と観測用窓とを備えた
圧力容器内を、例えば０．２５ＭＰａに加圧する。そし
て、常温下において、１パルス当たりの噴射量が９ｍｍ
³／ｓｔｒｏｋｅとなるように、燃料噴射弁１８に所定
パルス幅の駆動パルスを入力して上記試料を噴射する。

【００２７】そして、上記噴霧の軸中心線Ｆを通る厚さ
約５ｍｍのレーザシート光を照射しつつ、このレーザシ
ート光面に対して直交する方向から高速度カメラにより
噴霧画像を撮影し、上記駆動パルスの入力時点から１．
５６ｍｓｅｃ後の撮影画面に基づき、上記定義にしたが
って、噴霧拡がり角度θおよび貫徹力Ｌを決定する。な
お、上記撮像画面における噴霧の輪郭は、液滴状試料粒
子の噴霧エリアであり、この噴霧エリアはレーザシート
光によって明るくなるため、撮像画面において輝度の変
化している部分から噴霧の輪郭を割り出すようにしてい
る。

【００２８】上記エンジン本体１の構造を、図４に示す
拡大断面図を参照しつつ、さらに詳しく説明すると、上
記吸気ポート１０が燃焼室６から斜め上方に向かって直
線的に延びるとともに、エンジン本体１の一側面（図４
の左側面）に開口しており、二つの吸気ポート１０（そ
の一方は図示せず）が互いに独立して形成されている。
これらの吸気ポート１０によりタンブル生成手段が構成
され、吸気ポート１０を通って燃焼室６内に流入する吸
気により、タンブル流Ｔが生成されるようになってい
る。図４に示すように、燃焼室６内の左側に吸気ポート
１０、右側に排気ポート１１が位置する断面において
は、時計方向（図４中の矢印方向）に旋回するタンブル
流Ｔが生成されることになる。

【００２９】また、上記燃料噴射弁１８からの燃料の噴
射方向は、燃焼室６内のタンブル流Ｔに逆行するように
設定されている。すなわち、図４に示す断面において、
燃焼室６の左側に位置する燃料噴射弁１８から斜め右下
方に向けて燃料が噴射されることにより、この噴射され
た燃料がピストン５の冠面上でタンブル流Ｔと逆行する
ように、燃料の噴射方向が設定されている。

【００３０】さらに、上記燃焼室６の天井部を形成する
二つの傾斜面は、この傾斜面と略直交するように設置さ
れる吸気弁１２および排気弁１３の設置角度（挟み角
度）αが、比較的大きな値、例えば３５°以上となるよ
うに、上記傾斜面の角度が設定されている。このように
傾斜面の角度が大きな値に設定されることにより、上記
吸気ポート１０および排気ポート１１が大きく屈曲する
ことが防止され、吸気および排気の流動抵抗が小さな値
に設定されるようになっている。

【００３１】上記燃焼室６の天井部に沿った流れをタン
ブル順流Ｔｓ、燃焼室６の底部に沿った流れをタンブル
正流Ｔｍと定義すると、上記ピストン５の冠面には、上
記断面において、図５に示すように、タンブル正流Ｔｍ
が沿うように、水平方向に延びる底面を有するととも
に、シリンダ軸線Ｚを挟んで左右に開口する凹部２７が
形成されている。そして、上記凹部２７のシリンダ軸線
Ｚよりも左側にオフセットした位置には、タンブル正流
Ｔｍを上方に偏向させる段部２８が形成され、この段部
２８の上端には、上記凹部２７の底面と略平行、つまり
略水平方向に延びる棚部２９が形成されている。この棚
部２９の高さは、上記凹部２７の開口縁よりも下方に位
置するとともに、ピストン５の圧縮トップにおいて上記
シリンダブロック３とシリンダヘッド４との合わせ面よ
りも下方に位置するように設定されている。

【００３２】また、上記段部２８は、その上端位置が、
成層燃焼運転時における噴射開始時点のピストン位置
で、燃料の噴霧エリアよりも下側に位置するようになっ
ている。さらに、上記燃焼室６の天井部に配設された点
火プラグ１６の下端部に位置する電極までの距離ｈが、
上記天井部の最上位置から、圧縮トップにおけるピスト
ン５の凹部２７の底面までの距離ｄの１／２以下とな
り、点火プラグ１６の電極が上記燃料の噴霧エリアの上
方に位置するように、上記点火プラグ１６の突出量およ
び燃料噴射弁１８の設置角度γ等が設定されている。

【００３３】上記ピストン５の冠面に形成された凹部２
７は、図４および図５に示す断面（タンブル流Ｔが時計
方向に回る方向から見た断面）において、右側に位置す
る開口縁２７ａとピストン外周との距離Ｒａが、同左側
に位置する開口縁２７ｂとピストン外周との距離Ｒｂよ
りも大きくなるように構成されている。さらに、平面視
において図６および図７に示すように、上記凹部２７の
開口部が、燃料の噴射方向を長軸とし、これと直交する
方向を短軸とする略楕円状に形成されている。そして、
上記凹部２７内に、タンブル正流Ｔｍと燃料噴霧Ｆａと
が互いに逆方向から導入されることにより、この凹部２
７内で上記タンブル流Ｔと燃料噴霧Ｆａとが正面衝突す
るようになっている。

【００３４】上記凹部２７の設置部を除いたピストン５
の冠面の外周部分５ａは、これに対向する燃焼室６の天
井部の傾斜面に略沿うように形成され、気筒２の圧縮上
死点前の所定期間、例えばＢＴＤＣ４０°ＣＡ〜ＴＤＣ
の期間においてピストン５の冠面の外周部分５ａと、燃
焼室６の天井部とにより挟まれる隙間がスキッシュエリ
アとなるように構成されている。なお、ＴＤＣおよびＢ
ＴＤＣは、それぞれ上死点および上死点前を意味し、Ｃ
Ａは、クランク角を意味する。

【００３５】また、図１に示すように、各気筒２の吸気
ポート１０にそれぞれ連通するように吸気通路３１がエ
ンジン本体１の一側面部に接続されるとともに、各気筒
２の排気ポート１１にそれぞれ連通するように排気通路
３２がエンジン本体１の他側面部に接続されている。

【００３６】上記吸気通路３１は、エンジン本体１の各
気筒２の燃焼室６に対して図外のエアクリーナで濾過し
た吸気を供給するものであり、その上流側から順に、吸
気量を検出するホットワイヤ式のエアフローセンサ３３
と、電動モータ３５により駆動されて開閉する電気式ス
ロットル弁３４と、サージタンク３６とが配設されてい
る。また、上記サージタンク３６よりも下流側の吸気通
路３１は、各気筒２毎に分岐する独立吸気通路とされ、
各独立吸気通路の下流側部は、さらに二つに分岐して上
記両吸気ポート１０にそれぞれ連通している。

【００３７】上記各吸気ポート１０の上流側には、燃焼
室６内におけるタンブル流の強度を調節するタンブル調
節弁３７が配設され、このタンブル調節弁３７が、例え
ばステッピングモータからなるアクチュエータ３８によ
り開閉駆動されるようになっている。上記タンブル調節
弁３７は、円形のバタフライ弁の一部、例えば弁軸より
も下側の部分を切り欠くことによって形成され、タンブ
ル調節弁３７が閉じられているときに、上記切欠き部分
を介して吸気を下流側に流動させることにより、燃焼室
６内に強いタンブル流を形成し、上記タンブル調節弁３
７が開かれるのに応じてタンブル流を徐々に弱めるよう
に構成されている。

【００３８】なお、上記吸気ポート１０やタンブル調節
弁３７の形状は、上記形状に限定されるものではなく、
例えば吸気ポート１０を、上流側で一つに合流する所謂
コモンポートタイプに構成してもよい。この場合、上記
タンブル調節弁３７は、コモンポートの断面形状に対応
する形状のものをベースとして、その一部分を切り欠い
た形状とすればよい。

【００３９】一方、上記排気通路３２は、燃焼室６の外
部に既燃ガスを導出するものであり、その上流側には各
気筒２の排気ポート１１に連通する排気マニフォールド
３９を備えている。この排気マニフォールド３９の集合
部には、排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ₂センサ
４０が配設されている。このリニアＯ₂センサ４０は、
排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出するために用
いられ、理論空燃比を含む所定の空燃比範囲で酸素濃度
に対してリニアな出力が得られるものである。

【００４０】上記排気マニフォールド３９の集合部に
は、排気管４１の上流端が接続され、この排気管４１の
下流側には排気を浄化するためのＮＯｘ浄化触媒４２お
よび三元触媒４３が設けられるとともに、両触媒４２，
４３の間に、排気温度を検出する排気温センサ４４が配
設されている。

【００４１】また、上記排気管４１の上流側には、排気
通路３２を流れる排気の一部を吸気通路３１に還流させ
るＥＧＲ通路４５の上流端が接続されている。このＥＧ
Ｒ通路４５の下流端は、上記電気スロットル弁３４とサ
ージタンク３６との間の吸気通路３１に接続され、上記
ＥＧＲ通路４５の途中には、開閉駆動されることにより
排気の還流量を調節する電気式ＥＧＲ弁４６と、排気を
冷却するＥＧＲクーラ４７とが配設され、これらよって
排気還流手段が構成されている。

【００４２】上記点火回路１７、燃料噴射弁１８、燃料
供給系２０、電気式スロットル弁３４を駆動する電動モ
ータ３５、タンブル調節弁３７のアクチュエータ３８お
よび上記電気式ＥＧＲ弁４６等は、エンジンコントロー
ルユニット（以下、ＥＣＵという）５０によって制御さ
れるように構成されている。一方、上記ＥＣＵ５０に
は、クランク角センサ９、エアフローセンサ３３、Ｏ₂
センサ４０および排気温センサ４４等の検出信号が入力
され、さらにアクセル開度（アクセルペダルの操作量）
を検出するアクセル開度センサ４８の検出信号と、エン
ジンの回転速度を検出する回転速度センサ４９の検出信
号と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ５８
の検出信号とが入力されるようになっている。

【００４３】そして、上記ＥＣＵ５０には、図８に示す
ように、各センサから入力された信号に基づいて、上記
燃料噴射弁１８に制御信号を出力して燃料の噴射量およ
び噴射時期を制御する燃料噴射制御手段５１と、高圧ポ
ンプ２６に制御信号を出力して燃料の噴射圧力を制御す
る燃圧制御手段５２と、上記スロットル弁３５を開閉駆
動する電動モータ３４に制御信号を出力して吸入空気量
を制御する吸入空気量制御手段５３と、上記タンブル調
節弁３７のアクチュエータ３８に制御信号を出力してタ
ンブル流の強度を制御するタンブル流制御手段５４と、
上記電気式ＥＧＲ弁４６のアクチュエータに制御信号を
出力して排気の還流量をエンジンの運転状態に応じて制
御する排気還流制御手段５５とが設けられている。

【００４４】さらに、ＥＣＵ５０には、上記可変動弁機
構１４に制御信号を出力して吸気弁１２の開閉作動時期
を制御する吸気弁制御手段５６と、上記排気温センサ４
４の出力信号に応じて気筒２内の温度を検出する筒内温
度検出手段５７とが設けられている。この筒内温度検出
手段５７は、上記排気温度センサ４４によって検出され
た排気温度に基づいて気筒２内の温度を推定し、この筒
内温度の推定値を上記燃圧制御手段５２およびタンブル
流制御手段５４に出力するように構成されている。な
お、上記筒内温度検出手段５７により、エンジンの負荷
および回転数と、外気温度と、燃料噴射量およびエンジ
ンの運転時間等とに基づいて気筒２内の温度を推定する
ように構成してもよい。

【００４５】そして、エンジンの温間状態で、例えば図
９に一例を示すように、図の太線で囲繞された低負荷か
つ低回転の運転領域（イ）が成層燃焼領域とされ、燃料
噴射弁１８により気筒２の圧縮行程における所定時期
（例えば圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）４０°〜１４０°の
範囲）に燃料を噴射して点火プラグ１６の近傍に混合気
が層状に偏在する状態で燃焼させる成層燃焼モードの制
御が、上記燃料噴射制御手段５１および吸入空気量制御
手段５３により実行される。この成層燃焼モードでは、
空燃比のリーン化および吸気損失の低減化のためにスロ
ットル弁３４の開度を相対的に大きくするようにしてお
り、このときの燃焼室６の平均的な空燃比は理論空燃比
よりもリーンな状態（例えばＡ／Ｆ＞２５）に設定され
る。

【００４６】一方、上記成層燃焼領域以外の領域（ロ）
は、均一燃焼領域とされ、燃料噴射弁１８により気筒２
の吸気行程で燃料を噴射して吸気と充分に混合し、燃焼
室６に均一な混合気を形成した上で燃料させる均一燃焼
モードの制御が、上記燃料噴射制御手段５１および吸入
空気量制御手段５３により実行される。この均一燃焼モ
ードでは、大部分の運転領域において混合気の空燃比が
略理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）になるように、燃料
噴射量やスロットル弁３４の開度が制御されるが、特に
全負荷運転状態では、空燃比を理論空燃比よりもリッチ
な状態（例えばＡ／Ｆ＝１３程度）に制御して、高負荷
に対応した大出力が得られるようにしている。

【００４７】また、上記エンジンの均一燃焼運転領域
（ロ）における高回転領域では、有効圧縮比が有効膨張
比よりも小さくなるように、吸気弁１２の閉時期を早閉
じまたは遅閉じとする制御が、上記吸気弁制御手段５６
において実行されるとともに、これに対応して図外の過
給機により吸気を加圧した状態で燃焼室６内に供給する
制御が実行されるようになっている。このように上記エ
ンジンの均一燃焼運転時における高回転領域で、有効圧
縮比を有効膨張比よりも小さくすることにより、気筒２
内の温度上昇が抑制されることになる。

【００４８】さらに、例えばエンジンの冷却水温度が６
０℃以上となったエンジンの温間状態おいて、図１０に
斜線で示す領域では、電気式ＥＧＲ弁４６を開弁して、
ＥＧＲ通路４５から排気の一部を吸気通路３１に還流さ
せる制御が上記排気還流制御手段５５により実行され
る。この際、上記ＥＧＲ弁４６の開度は、エンジンの負
荷状態および回転数に応じて制御され、上記領域の中心
領域において、排気の還流割合（以下、ＥＧＲ率とい
う）が最大となり、上記領域の周辺領域、つまり上記中
心領域よりも高回転側および低回転側と、高負荷および
低負荷側とにおいて、ＥＧＲ率が小さくなるように調節
される。これにより、エンジンの全ての運転領域で、燃
焼安定性を損なうことなく、上記排気の還流によってＮ
Ｏｘの生成を抑制することが可能となる。

【００４９】一方、エンジンの冷間運転時には、燃焼安
定性の確保を最優先とし、エンジンの全ての運転領域で
均一燃焼状態、または均一燃焼と成層燃焼の中間状態
（弱成層燃焼状態）とするとともに、上記排気還流制御
手段５５から電気式ＥＧＲ弁４６を全閉とする制御信号
を出力することにより、排気の還流率が０とされるよう
になっている。なお、上記ＥＧＲ率としては、例えば上
記ＥＧＲ通路４５から吸気通路３１に還流される排気還
流量の新気（外気）量に対する割合を用いればよく、下
記式に基づいて算出される。 ＥＧＲ率＝（吸気中のＣＯ₂濃度−外気中のＣＯ₂濃度）
／（排気中のＣＯ₂濃度−吸気中のＣＯ₂濃度）

【００５０】また、上記燃圧制御手段５２は、燃料供給
系２０の高圧ポンプ２６を制御して燃圧を調節すること
により、上記燃料の噴霧貫徹力を制御する貫徹力制御手
段としての機能を有し、図１１（ａ）の一点鎖線で示す
ように、エンジン回転数が所定回転数以下の範囲内で、
このエンジン回転数に略比例した値に、燃圧の基準値を
設定することにより、エンジン回転数の上昇に対応して
増大するタンブル流Ｔの強度と、上記燃圧に対応して変
化する燃料の噴霧貫徹力とをバランスさせるように構成
されている。

【００５１】そして、エンジンの成層燃焼運転時に、排
気の還流が行われる等により気筒２内の温度が上昇した
場合には、これに対応させて図１１（ａ）の実線で示す
ように、燃料噴射弁１８から噴射される燃料の圧力を、
上記燃圧の基準値に比べて高い値に設定することによ
り、エンジンの同一回転数で気筒２内の温度が高いほど
上記燃料の噴霧貫徹力を、成層燃焼領域（イ）における
噴霧貫徹力の基準値に対して高めるように構成されてい
る。

【００５２】具体的には、エンジンの成層燃焼運転時に
おいて、気筒２内の温度が所定値以上である場合に、エ
ンジンの回転数が基準値Ｎ１未満の低回転領域で、上記
燃圧の基準値を、例えば２０％程度増大させる補正を行
うことにより、上記噴霧貫徹力を顕著に増強し、かつ基
準値Ｎ１以上の高回転領域で、上記燃圧の基準値を、例
えば１０％程度増大させる補正を行うことにより、上記
噴霧貫徹力をある程度増強するようにしている。

【００５３】また、エンジンの成層燃焼運転時における
上記高回転領域で、気筒２内の温度が高いことが確認さ
れた場合には、これに対応させて図１１（ｂ）の実線で
示すように、上記タンブル調節弁３７の開度を大きくす
る制御信号を、上記タンブル流制御手段５４からタンブ
ル調節弁３７のアクチュエータ３８に出力することによ
り、燃焼室６内において生成されるタンブル流Ｔの強度
を、成層燃焼領域（イ）における基準強度に対して弱め
る制御が実行されるようになっている。

【００５４】以上のような当実施形態の火花点火式直墳
エンジンによると、エンジンの運転状態が成層燃焼領域
にあるときには、燃焼室６内における平均空燃比がリー
ンに設定されるとともに、燃料噴射弁１８から圧縮行程
の後期に燃料が噴射されることにより、点火プラグ周り
に混合気を成層化させた状態で点火する成層燃焼が行わ
れる。

【００５５】そして、上記のようにエンジン回転数に応
じて燃料の噴霧貫徹力を制御するとともに、エンジンの
成層燃焼運転時に、エンジンの同一回転数で気筒２内の
温度が高いほど、上記燃料の噴霧貫徹力を、基準値に対
して高める貫徹力制御手段（燃圧制御手段５２）を設け
たため、燃料噴射量が比較的少ない成層燃焼運転時に、
気筒２内の温度の上昇に応じ、上記燃料の噴霧貫徹力が
通常時よりも小さくなることに起因して燃焼安定性が損
なわれるのを効果的に防止することができる。

【００５６】すなわち、エンジンの成層燃焼運転時にお
いて気筒２内の温度が高い場合には、燃料噴霧が極めて
気化し易いため、燃料の噴射量が少ないことと相まっ
て、上記燃料の噴霧貫徹力と、タンブル流Ｔの強度との
バランスが崩れ易く、燃料噴霧が燃焼室の周辺部側に押
し流される傾向があるが、これに対応して上記のように
燃料の噴霧貫徹力を増強することにより、燃料噴霧が燃
焼室６の周辺部側に押し流されるのを効果的に防止し、
点火プラグ周りに混合気を適正に成層化して、燃焼安定
性を良好状態に維持することができる。

【００５７】また、上記のようにエンジンの成層燃焼運
転時に、エンジンの同一回転数で気筒２内の温度が高い
ほど、上記燃焼室６内で生成されるタンブル流Ｔの強度
を弱める方向に制御するタンブル流制御手段５４を設
け、気筒２内の温度に応じて上記燃料の噴霧貫徹力が小
さくなった場合に、これに対応させて上記タンブル調節
弁３７の開度を大きくしてタンブル流Ｔの強度を、基準
強度に対して弱めることによっても、上記燃料の噴霧貫
徹力と、タンブル流Ｔの強度とのバランスが崩れること
に起因して燃焼安定性が損なわれるのを防止することが
できる。

【００５８】なお、エンジンの成層燃焼運転時における
低回転領域では、吸気量が少ないためにタンブル量の強
度が弱く、この強度を調整する余裕が少ない。したがっ
て、上記低回転領域で、気筒２内の温度が高いことが確
認された場合には、上記燃圧制御手段５２からなる貫徹
力制御手段によって燃料の噴霧貫徹力を、基準値に対し
て高める制御を実行することにより、上記燃料の噴霧貫
徹力と、タンブル流Ｔの強度とのバランスが崩れるのを
効果的に防止することができる。

【００５９】これに対してエンジンの成層燃焼運転時に
おける高回転領域では、吸気量が多いためにタンブル流
Ｔの強度が強く、この強度を調整する余裕が充分にあ
る。したがって、上記高回転領域で、気筒２内の温度が
高いことが確認された場合には、上記タンブル流制御手
段５４により、タンブル流Ｔの強度を、基準強度に対し
て弱める制御を実行することにより、上記燃料の噴霧貫
徹力と、タンブル流Ｔの強度とのバランスが崩れるのを
効果的に防止することができる。

【００６０】特に、上記実施形態に示すように、エンジ
ンの成層燃焼運転時におけるエンジンの低回転領域で、
気筒２内の温度が高いことが確認された場合に、気筒２
内の温度が低い場合に比べて燃料の噴射圧力を高い値に
設定する制御を実行し、エンジンの成層燃焼運転時にお
けるエンジンの高回転領域で、気筒２内の温度が高いこ
とが確認された場合には、気筒２内の温度が低い場合に
比べてタンブル流Ｔの強度を弱くする制御と、燃料の噴
射圧力を高い値に設定する制御との両方を実行するよう
に構成した場合には、成層燃焼運転時の全回転領域で、
燃料の噴霧貫徹力とタンブル流の強度とを適正にバラン
スさせることができる。

【００６１】すなわち、エンジンの成層燃焼運転時にお
ける低回転領域では、タンブル流Ｔを弱める余裕が少な
いため、気筒２内の温度が高く、燃料噴霧が気化し易い
成層燃焼運転状態にあることが確認された場合に、気筒
２内の温度が低い場合に比べて、燃料の噴霧貫徹力を、
基準値に対して高める制御を実行することにより、燃料
の噴霧貫徹力とタンブル流Ｔの強度とを適正にバランス
させることが可能となる。

【００６２】一方、エンジンの成層燃焼運転時における
高回転領域では、タンブル流Ｔを弱める余裕が充分にあ
るため、気筒２内の温度が高く、燃料が気化し易い成層
燃焼運転状態にあることが確認された場合に、気筒２内
の温度が低い場合に比べて、タンブル流の強度を、基準
強度に対して弱める制御と、燃料の噴射圧力を高い値に
補正することにより、燃料の噴霧貫徹力を基準値に対し
て高める制御とを実行することにより、噴霧貫徹力とタ
ンブル流の強度とを効果的にバランスさせることができ
る。しかも、上記高回転領域で、燃料の噴霧貫徹力のみ
を制御することによって噴霧貫徹力とタンブル流Ｔの強
度とをバランスさせるように構成した場合のように、燃
料の噴霧貫徹力が極端に大きくなるのを防止することが
できる（図１１（ａ）参照）ため、エンジン負荷を軽減
できるという利点がある。

【００６３】また、上記実施形態に示すように、エンジ
ンの均一燃焼運転時における高回転領域で、有効圧縮比
が有効膨張比よりも小さくなるように、吸気弁１２の閉
時期を早閉じまたは遅閉じとする制御を実行するように
構成した場合には、上記均一燃焼運転時に、気筒２内の
温度が上昇するのを抑制できるため、この均一燃焼の運
転状態から、燃料の噴射量が少なく、燃焼安定性が損な
われ易い成層燃焼の運転状態に移行した時点で、燃料の
気化が過度に促進されることに起因した上記噴霧貫徹力
の低下を効果的に抑制できるという利点がある。

【００６４】なお、上記実施形態では、燃料の吐出量を
広い範囲に亘って調節可能な電磁ポンプ等からなる高圧
ポンプ２６により、燃料分配管１９への燃料の吐出量を
調節して燃料の噴射圧力を制御するように構成した例に
ついて説明したが、上記燃料噴射弁１８に、ピエゾ素子
の積層体からなるピエゾスタックを配設し、このピエゾ
スタックに印加される電圧値を制御して上記燃料噴射弁
１８に設けられた弁体のリフト量を調節することによ
り、燃圧を変化させることなく、単位時間当たりの燃料
噴射量を変化させて燃料の噴霧貫徹力を調整するように
してもよい。この場合には、簡単な構成で上記燃料の噴
霧貫徹力を迅速に調整することができる。

【００６５】また、上記実施形態では、タンブル流Ｔが
時計方向に回る方向から見た断面で、上記凹部２７のシ
リンダ軸線Ｚよりも左側にオフセットした位置に、タン
ブル正流Ｔｍを上方に偏向する段部２８を形成したた
め、上記燃料噴霧Ｆａとタンブル正流Ｔｍとが衝突する
ことにより生成された混合気を上方に巻き上げて点火プ
ラグ１６の周りに漂わせ、この点火プラグ１６の周りに
混合気を適正に成層化することができ、これによって燃
料の噴射圧力が低いとともに、タンブル流の強度が比較
的小さい傾向にある成層燃焼運転時に、ピストン５の冠
面に燃料噴霧を衝突させる等の構成を採用することな
く、混合気の着火性を良好状態に維持しつつ、燃費を向
上させることができるという利点がある。

【００６６】すなわち、エンジンの低負荷低回転の領域
で実行される上記成層燃焼運転時には、燃料噴射量が少
ないことに起因して燃料の噴射圧力が低くなるととも
に、吸入空気量が少ないことに起因してタンブル比で表
されるタンブル流の強度が小さくなるため、上記凹部２
７内で燃料噴霧Ｆａと、タンブル正流Ｔｍとを略正対す
る方向から衝突させるように構成した場合においても、
点火プラグ１６により着火可能な燃料濃度を有する混合
気のエリアが小さく、かつ上記燃料濃度を有する混合気
層の滞在時間が短くなる傾向がある。なお、上記タンブ
ル比とは、気筒２内における吸気流動の縦方向の変化速
度を、吸気弁１２のバルブリフト毎に測定して積分し、
その上で、この積分値をクランク軸７の角速度で除した
値として定義される値である。

【００６７】このため、従来は、燃費ベストのタイミン
グよりも燃料の噴射時期をリタードさせたり、成層燃焼
運転時に点火プラグ１６の突出量を大きくしたりするこ
とにより着火性を維持することが行われていたが、上記
のように燃料の噴射時期をリタードさせた場合には、燃
費が悪化し、かつ点火プラグ１６の突出量を大きくした
場合には、その電極部分に液滴燃料が付着することに起
因して、点火プラグ１６の信頼性が低下するという欠点
がある。

【００６８】これに対して上記のようにタンブル流Ｔが
時計方向に回る方向から見た断面で、ピストン冠面にタ
ンブル流が沿う底面を有するとともに、シリンダ軸線Ｚ
を挟んで左右に開口する凹部２７を形成し、凹部２７の
シリンダ軸線よりも左側にオフセットした位置に、タン
ブル流Ｔを上方に偏向する段部２８を形成することによ
り、上記燃料噴霧Ｆａとタンブル正流Ｔｍとが衝突する
ことにより生成された混合気を上方に巻き上げて点火プ
ラグ１６周りに漂わせるように構成した場合には、点火
プラグ１６の突出量を大きくすることなく、点火プラグ
周りに混合気を適正に成層化することができるととも
に、その状態を長く維持することができる。したがっ
て、燃料の噴射時期をリタードさせことに起因して燃費
が悪化したり、点火プラグ１６の突出量を大きくするこ
とに起因して点火プラグ１６の電極部分に液滴燃料が付
着したりする等の問題を生じることなく、混合気の着火
性を良好状態に維持しつつ、燃費を向上させることがで
きる。

【００６９】上記断面において、凹部２７のシリンダ軸
線Ｚよりも左側にオフセットした位置に、タンブル流Ｔ
を上方に偏向する段部２８を形成することによる上記作
用、効果を確認するため、ピストン冠面に略全体に凹部
２７のみを形成した比較例と、ピストン冠面に上記段部
２８を形成した本発明例とで、燃費率および燃焼安定性
にどのような差があるかを確認するために行った実験の
結果を図１２および図１３に示す。

【００７０】図１２は、上死点前（ＢＴＤＣ）の所定期
間において、横軸に点火時期のクランク角（ＣＡ）をと
って、燃費率の変化状態を比較したものであり、破線は
上記比較例のデータを示し、実線は本発明例のデータを
示すものである。このデータから、本発明例によれば、
点火時期を燃費ベストのタイミングに近づけることによ
り、上記比較例に比べ、燃費率が向上することが確認さ
れた。

【００７１】また、図１３は、点火時期を種々変化させ
て燃焼安定性を調べたものであり、このデータから、点
火プラグ１６の近傍に混合気層を適正に形成し得るよう
にした本発明例では、実線で示すように、燃焼安定性を
良好に保ち得る期間、つまり燃焼安定基準を満足する点
火時期可変範囲ａ１が、破線で示す比較例の点火時期可
変範囲ａ２に比べて、大幅に広くなることが確認され
た。

【００７２】特に、上記吸気ポート１０および排気ポー
ト１１の屈曲量を小さくして吸気抵抗および排気抵抗を
低減すること等を目的として、上記吸気弁１２および排
気弁１３の設置角度（挟み角度）θが３５°以上となる
ように、燃焼室６の天井部を形成する二つの傾斜面の傾
斜角度を比較的大きくした場合には、上記点火プラグ１
６の電極が燃焼室６の上方に配設されて、この電極の近
傍に混合気層を適正に形成して燃焼安定性を良好に保ち
得る期間が短くなる傾向があるため、上記構成を採用す
ることの利点が顕著に得られる。

【００７３】すなわち、上記断面で、凹部２７のシリン
ダ軸線Ｔよりも左側にオフセットした位置に、タンブル
流Ｔを上方に偏向する段部２８を形成し、上記燃料噴霧
Ｆａとタンブル正流Ｔｍとが衝突することにより生成さ
れた混合気を上方に巻き上げるようにした構成による
と、上記点火プラグ１６の電極が燃焼室６の上方に位置
している場合においても、燃焼安定性を良好に保ち得る
期間が短くなるのを効果的に防止できるという顕著な作
用、効果が得られることになる。

【００７４】また、上記実施形態では、タンブル流Ｔが
時計方向に回る方向から見た断面で、ピストン冠面に形
成された上記段部２８の上端に、上記凹部２７の底面と
略平行に延びる棚部２９を形成するとともに、この棚部
２９を、上記凹部２７の開口縁よりも下方に位置させた
ため、ピストン冠面に上記段部２８を設けることによる
タンブル流Ｔの偏向作用を損なうことなく、成層燃焼運
転時に、圧縮行程で燃料噴射弁１８から噴射された燃料
が、ピストン冠面に形成された上記段部２８および棚部
２９に付着するのを防止することができる。したがっ
て、上記のように燃焼安定性が低下するのを防止しつ
つ、ピストン冠面に液滴燃料が付着することに起因し
て、燃費が悪化したり、エミッションが悪化したりする
のを防止することができる。

【００７５】さらに、上記実施形態に示すように、上記
断面における段部２８の上端位置を、成層燃焼運転時の
噴射開始時点のピストン位置で、燃料の噴霧エリアより
も下方側に位置させた場合には、ピストン冠面に上記段
部２８を設けることによるタンブル流Ｔの偏向作用を損
なうことなく、成層燃焼運転時に、圧縮行程で燃料噴射
弁から噴射された燃料がピストン冠面に付着するのを防
止し、これによって燃焼安定性が低下するのを防止しつ
つ、燃費が悪化したり、エミッションが悪化したりする
のを効果的に防止できるという利点がある。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、燃焼室
内にタンブル流を生成するように吸気系を構成するとと
もに、エンジンの成層燃焼運転時に、燃焼室内で生成さ
れたタンブル流に対向させるように燃料噴射弁から燃料
を噴射することにより、点火プラグ周りに混合気を成層
化させた状態で点火するように構成された火花点火式直
噴エンジンにおいて、気筒内の温度を検出する筒内温度
検出手段を備えるとともに、エンジンの成層燃焼運転時
に、気筒内の温度が高いほど上記燃料の噴霧貫徹力を、
基準値に対して高めるように制御する貫徹力制御手段
と、エンジンの成層燃焼運転時に、気筒内の温度が高い
ほど上記タンブル流の強度を、基準強度に対して弱める
方向に制御するタンブル流制御手段との少なくとも一方
を設けたため、燃料の噴射量が少なく、かつ噴霧燃料が
気化し易い成層燃焼運転状態で、燃料の噴霧貫徹力とタ
ンブル流の強度とを適正にバランスさせることにより、
点火プラグ周りに混合気を適正に成層化して、燃焼安定
性を常に良好に維持できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る火花点火式直噴エンジンの制御装
置の実施形態を示す説明図である。

【図２】燃料供給系の具体的構造を示すブロック図であ
る。

【図３】燃料噴霧の拡がり角および噴霧貫徹力を示す説
明図である。

【図４】エンジン本体の要部の具体的構成を示す断面図
である。

【図５】ピストンの具体的形状を示す断面図である。

【図６】ピストンの具体的形状を示す平面図である。

【図７】燃料の噴射状態を示す平面図である。

【図８】ＥＣＵの具体的構成を示すブロック図である。

【図９】エンジンの運転領域を示す制御マップの一例を
示す説明図である。

【図１０】ＥＧＲ率の制御マップの一例を示す説明図で
ある。

【図１１】燃圧およびタンブル調節弁開度の制御マップ
の一例を示す説明図である。

【図１２】点火時期の変化と燃費率の変化との対応関係
を示すグラフである。

【図１３】点火時期の変化と燃焼安定性の変化との対応
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ６ 燃焼室内 １６ 点火プラグ １８ 燃料噴射弁 ４６ ＥＧＲ弁（排気還流手段） ５２ 燃圧噴射制御手段（貫徹力制御手段） ５３ タンブル流制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 31/00 Ｆ０２Ｂ 31/00 ３０１Ｆ ３０１Ｚ Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｈ 15/00 15/00 Ｅ 41/02 ３２５ 41/02 ３２５Ｆ 41/32 41/32 Ａ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｄ ３０１Ｇ 45/00 ３６８ 45/00 ３６８Ｚ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３４０ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３４０Ｒ (72)発明者 渡辺 友巳 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G023 AA00 AA02 AA03 AB01 AC04 AC05 AD00 AD02 AF00 AG01 AG03 3G084 AA00 BA00 BA14 BA22 BA23 DA00 DA02 DA10 FA07 FA10 FA19 FA20 FA22 FA27 FA29 FA37 FA38 3G092 AA06 AA10 AA11 AA12 AA17 BB08 DA08 DC00 DC06 DD03 DD10 DE03S DE09S EA03 EA04 EC09 FA00 FA01 FA15 GA05 GA06 GA17 GA18 HA01Z HA13X HA13Z HA14X HB03X HB03Z HD05Z HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA04 HA13 HA16 HA17 JA00 JA02 JA21 KA06 KA08 KA09 KA23 KA24 KA25 LA00 LB04 LB06 LC04 MA28 NC02 PA04Z PA11A PA11Z PB08A PB08Z PD02Z PD11Z PE01Z PE03Z PE08Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内にタンブル流を生成するように
   吸気系を構成するとともに、エンジンの成層燃焼運転時
   に、燃焼室内で生成されたタンブル流に対向させるよう
   に燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、点火プラ
   グ周りに混合気を成層化させた状態で点火するように構
   成された火花点火式直噴エンジンにおいて、気筒内の温
   度を検出する筒内温度検出手段を備えるとともに、エン
   ジンの成層燃焼運転時に、気筒内の温度が高いほど上記
   燃料の噴霧貫徹力を、基準値に対して高めるように制御
   する貫徹力制御手段と、エンジンの成層燃焼運転時に、
   気筒内の温度が高いほど上記タンブル流の強度を、基準
   強度に対して弱める方向に制御するタンブル流制御手段
   との少なくとも一方を備えたことを特徴とする火花点火
   式直噴エンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 エンジンの成層燃焼運転時における低回
   転領域で、気筒内の温度が高いことが確認された場合に
   は、上記貫徹力制御手段により、燃料の噴霧貫徹力を、
   基準値に対して高める制御を実行することを特徴とする
   請求項１記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 エンジンの成層燃焼運転時における高回
   転領域で、気筒内の温度が高いことが確認された場合に
   は、上記タンブル流制御手段により、タンブル流の強度
   を、基準強度に対して弱める制御を実行することを特徴
   とする請求項１または２記載の火花点火式直噴エンジン
   の制御装置。
4. 【請求項４】 エンジンの均一燃焼運転時における高回
   転領域で、有効圧縮比が有効膨張比よりも小さくなるよ
   うに、吸気弁の閉時期を早閉じまたは遅閉じとする制御
   を実行するように構成したことを特徴とする請求項１〜
   ３の何れかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装
   置。
5. 【請求項５】 燃焼室内にタンブル流を生成するように
   吸気系を構成するとともに、エンジンの成層燃焼運転時
   に、燃焼室内で生成されたタンブル流に対向させるよう
   に燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、点火プラ
   グ周りに混合気を成層化させた状態で点火するように構
   成された火花点火式直噴エンジンにおいて、気筒内の温
   度を検出する筒内温度検出手段と、エンジン回転数が高
   いほど燃料の噴射圧力を高い値に設定する燃圧制御手段
   と、上記タンブル流の強度を制御するタンブル流制御手
   段とを備え、エンジンの成層燃焼運転時におけるエンジ
   ンの低回転領域で、気筒内の温度が高いことが確認され
   た場合には、気筒内の温度が低い場合に比べて燃料の噴
   射圧力を高い値に設定する制御を実行し、エンジンの成
   層燃焼運転時におけるエンジンの高回転領域で、気筒内
   の温度が高いことが確認された場合には、気筒内の温度
   が低い場合に比べてタンブル流の強度を弱くする制御
   と、燃料の噴射圧力を高い値に設定する制御とを実行す
   ることを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御装
   置。